論文の概要: PRZK-Bind: A Physically Rooted Zero-Knowledge Authentication Protocol for Secure Digital Twin Binding in Smart Cities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2508.17913v1
• Date: Mon, 25 Aug 2025 11:29:57 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-26 18:43:45.750237
• Title: PRZK-Bind: A Physically Rooted Zero-Knowledge Authentication Protocol for Secure Digital Twin Binding in Smart Cities
• Title（参考訳）: PRZK-Bind:スマートシティにおけるセキュアデジタルツインバインディングのための物理的にルートされたゼロ知識認証プロトコル
• Authors: Yagmur Yigit, Mehmet Ali Erturk, Kerem Gursu, Berk Canberk,
• Abstract要約: PRZK-Bindは軽量で分散化された認証プロトコルである。 物理的実体とDT間のセキュアでリアルタイムな対応を確立する。 最大4.5倍のレイテンシと4倍のエネルギー消費を提供する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.9599274203282298
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Digital twin (DT) technology is rapidly becoming essential for smart city ecosystems, enabling real-time synchronisation and autonomous decision-making across physical and digital domains. However, as DTs take active roles in control loops, securely binding them to their physical counterparts in dynamic and adversarial environments remains a significant challenge. Existing authentication solutions either rely on static trust models, require centralised authorities, or fail to provide live and verifiable physical-digital binding, making them unsuitable for latency-sensitive and distributed deployments. To address this gap, we introduce PRZK-Bind, a lightweight and decentralised authentication protocol that combines Schnorr-based zero-knowledge proofs with elliptic curve cryptography to establish secure, real-time correspondence between physical entities and DTs without relying on pre-shared secrets. Simulation results show that PRZK-Bind significantly improves performance, offering up to 4.5 times lower latency and 4 times reduced energy consumption compared to cryptography-heavy baselines, while maintaining false acceptance rates more than 10 times lower. These findings highlight its suitability for future smart city deployments requiring efficient, resilient, and trustworthy DT authentication.
• Abstract（参考訳）: デジタルツイン(DT)技術は、スマートシティのエコシステムにとって急速に重要になってきており、物理的およびデジタルドメイン間のリアルタイムの同期と自律的な意思決定を可能にしている。 しかし、DTは制御ループにおいて活発な役割を担っているため、動的および敵対的な環境において、それらを物理的に物理的に結び付けることは大きな課題である。 既存の認証ソリューションは静的信頼モデルに依存しているか、中央集権的な当局を必要とするか、ライブで検証可能な物理的デジタルバインディングを提供していないため、レイテンシに敏感な分散デプロイメントには適さない。 このギャップに対処するために、我々は、Schnorrベースのゼロ知識証明と楕円曲線暗号を組み合わせた軽量で分散化された認証プロトコルPRZK-Bindを導入し、事前に共有された秘密に頼ることなく、物理的実体とDT間のセキュアでリアルタイムな対応を確立する。 シミュレーションの結果,PRZK-Bindは最大4.5倍のレイテンシと4倍の省エネを実現し,偽受け入れ率を10倍以上に抑えることができた。 これらの調査結果は、効率的でレジリエントで信頼性の高いDT認証を必要とする、将来のスマートシティデプロイメントに対する適合性を強調している。

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